SISMOLOGIA

SISMOLOGIA (XXXI, p. 916; App. II, 11, p. 841)

Il capitolo della s. che ha richiesto maggior impegno da parte degli studiosi negli ultimi anni è stato quello della propagazione delle onde elastiche, con particolare riguardo alle onde superficiali di Rayleigh. Di queste ultime sono state determinate le caratteristiche in mezzi aelotropici (R. Stoneley, Y. Satō), la dispersione in mezzi eterogenei (T. Takahashi), le proprietà che le contraddistinguono in mezzi firmo-elastici (P. Caloi). Anche le onde di Love sono state oggetto di accurate indagini, specie da parte di Y. Satō, che ne ha studiata la propagazione in un mezzo doppiamente stratificato e in un mezzo eterogeneo, oltre ad aver esaminato la velocità di fase e la velocità di gruppo delle onde di Love ordinarie. Altri studî si riferiscono alle caratteristiche fondamentali delle onde di Sezawa (Kanai), di Stoneley (Yamaguchi), ecc.

Lunghe indagini sono state riservate al fenomeno dei microsismi. Due cause almeno sembrano ormai individuate: a) per microsismi associati al centro di un ciclone, il passaggio sul mare, con velocità prossima a quella delle onde libere sottostanti, di disturbi microbarici in fase positiva (P. Caloi); b) per microsismi associati ai marosi, l'insorgenza di onde stazionarie determinate da interferenza di due serie di marosi, di periodo approssimativamente uguale, procedenti in direzioni opposte (T. A. Santō). In quest'ultimo caso, i periodi dei microsismi sono pressoché uguali alla metà dei periodi dei marosi, conformemente alla teoria di Longuet-Higgins.

È stata provata l'esistenza di una stretta relazione fra lenti movimenti della crosta terrestre e terremoti nelle zone caratterizzate da elevata sismicità. Tali studî sono stati perseguiti particolarmente in Giappone (Sassa, Nishimura) e in Italia (P. Caloi). Si è provato, per es., che nell'alta Carnia la direzione del movimento (positiva o negativa) nella regione deformata ("strained region") coincide con quella della direzione iniziale (compressione o dilatazione) dell'onda longitudinale della scossa immediatamente successiva.

Sono stati proseguiti gli studî intesi a sempre meglio definire le caratteristiche della crosta terrestre, con particolare riferimento alla stratificazione continentale e al fondo oceanico. È stata provata l'esistenza di tre stratificazioni sovrapposte in corrispondenza della Val Padana, del sistema alpino e, quasi certamente, dei tavolati continentali: granito, gabbro, basalto. Il granito tende a scomparire ai margini degli oceani, il fondo dei quali sembra costituito, al di sotto di uno strato di sedimenti sciolti, di solo basalto (v. fig.).

Nello studio delle onde sismiche è stato dimostrato l'insorgere di onde di tipo evanescente quando alla base delle stratificazioni della crosta terrestre incidono onde SV, con incidenza superiore a quella limite (P. Caloi). I periodi di queste onde sono influenzati dallo spessore delle stratificazioni sovrastanti: ciò ha permesso l'ideazione di un nuovo metodo d'indagine sulla costituzione della crosta terrestre.

Progressi notevoli sono stati compiuti anche su altre questioni, per es. sulla determinazione dell'andamento della temperatura con la profondità, e sulla determinazione dell'energia dei terremoti.

Esistono metodi, peraltro assai complessi, che consentono di dedurre l'energia liberata da un terremoto nella zona di rottura dai sismogrammi completi ottenuti in una determinata località. Nell'ultimo decennio si è pensato di valutare l'energia sviluppata da un terremoto a partire dalla conoscenza della sua magnitudo. Ch. F. Richter ha definito come magnitudo di un terremoto il logaritmo in base 10 della massima ampiezza (misurata in micron) ottenuta da un sismografo campione posto a una distanza epicentrale di 100 km. Tale definizione, limitata inizialmente a terremoti della crosta terrestre, fu poi estesa a tutte le possibili distanze, a diversi tipi di sismografi e a terremoti di tutte le provenienze. Una serie di ricerche ha condotto B. Gutenberg, Ch. F. Richter e Benioff alla seguente relazione fra la magnitudo M e l'energia E di un terremoto:

Altre formule sono state ricavate per diverse regioni del globo, in particolare per l'Italia. Un terremoto di magnitudo 0 libera pertanto un'energia pari a 10¹¹ erg. I terremoti di maggiore intensità finora registrati hanno una magnitudo dell'ordine di 8,6; ad essi corrisponde un'energia pari a circa 10²⁵ erg, dell'ordine cioè di quella sviluppata da circa diecimila bombe atomiche ordinarie.

Un'importante conquista è stata infine la recente scoperta delle onde guidate. Da qualche decennio si trascinava una controversia sulla natura della parte superiore del mantello terrestre (fra 50 e 450 km circa di profondità): l'astenosfera. H. Jeffreys e la sua scuola sostenevano che essa andava riscontrata su un accrescimento uniforme della velocità di propagazione delle onde sismiche con la profondità e sull'esistenza di una superficie di discontinuità a 480 km di profondità; mentre B. Gutenberg e i suoi seguaci sostenevano l'esistenza di una flessione della velocità, particolarmente sensibile fra 100 e 150 km circa, alla quale andavano attribuite le anormalità delle registrazioni in superficie. Nel 1953 P. Caloi è riuscito a dimostrare, sulla base della scoperta di due nuovi tipi di onde longitudinali e trasversali, che l'astenosfera si comporta come un canale-guida di energia sismica, provando quindi la validità dell'ipotesi di Gutenberg. È stato così aperto un nuovo capitolo: quello delle onde sismiche guidate. A tale tipo di onde sono state ascritte altre fasi interessanti la crosta terrestre, in precedenza studiate da W. M. Ewing e F. Press.

Bibl.: Y. Satō, Rayleigh waves propagated along the plane surface of horizontally isotropic and wertically aelotropic elastic body, in Bull. Earthq. Res. Institute, XXVIII (1950); T. Takahashi e Y. Satō, On theory of elastic waves in granular substance, ibidem; P. Caloi, Teoria delle onde di Rayleigh in mezzi elastici e firmoelastici, in Archiv. f. Met., Geoph. u. Bioklim., IV (1951); Y. Satō, Love-waves with double superficial layer, in Bull. Earthq. Res. Inst., XXIX (1951); P. Caloi, Sur l'origine des microséismes, in Pontificiae Ac. Scient. Scrip. Varia, 1952; W. M. Ewing, W. S. Jardetzky, F. Press, Elastic waves in layered media, Londra 1957; P. Caloi, The crust of the earth, from the Apennines to the Atlantic, reconstructed in accordance with the data supplied by seismic surveys, in Zeitsch. f. Geophysik, XXIV (1958); Ch. F. Richter, ELementary seismology, San Francisco 1958; B. Gutenberg, Physics of the earth's interior, New York e Londra 1959; T. A. Santö, Investigations into microseism using the observational data of many stations in Japan, in Bull. Earthq. Res. Inst., XXXVII (1959).